课程设计：某冶金机械修造厂供配电系统设计.docx

1、中南大学题目某冶金机械修造厂供配电系统设计学院信息科学与工程学院专业自动化年级2012级学生姓名指导教师日期2014年12月_摘要一间冶金机械修造厂如果对输配电系统进行一个完善的规划，能很好地节约资金、合理规划用地、降低电能损耗、提高电压质量、保证系统的正常运行。本论文对输配电进行全面的设计，内容分四大部分。第一部分先从论文的背景和目的进行阐述，然后对原始资料来进行初步的分析，再确定好本论文的设计步骤。第二部分确定好冶金厂各部分的负荷，进行精确的计算，通过无功补偿来提高系统的功率因数减少电能的损耗。根据负荷的重要性和负荷的大小进行初步的变压器选择和合理的主接线、供电线路的设计。第三部分主要是确

2、保系统的安全，首先对系统进行精确的短路计算，然后根据所得到的短路电流和冲击电流进行一系列的高低压设备的选择与校验，保证系统的正常运行。第四部分根据设计的要求，最后进行防雷保护措施的选择和接地装置的设计，增加系统的安全性。在论文的最后还附上设计的图纸和计算过程。关键词负荷计算,主接线设计，短路计算，配电装置前言供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响

3、。所以，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求（1）安全在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。（3）优质应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。（4）经济应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。本次课程设计的题目是某电机制造总厂降压变电所的电气设计；内容主要有工厂负荷计

4、算和无功功率计算及补偿；变电所型式及位置的选择；变电所主变压器及主接线方案的选择；短路电流计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高压进线和引入电缆的选择；以及变电所二次回路方案的选择和变电所继电保护。由于电气设备种类繁多，以及手头资料的限制，所以我并不能保证所选设备为最合适。本次设计尚有不完整的地方，请指导老师批评指正。第一章绪论11论文的背景及意义电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。在目前各种形式的能源中，电能具有如下特点易于去其它形式的能源相互转化；输配电简单经济；可以精确控制、调节和测量。因此，电能在工业

5、生产和人民日常生活中得到广泛应用，生产和输配电能的电力工业相应得到极大发展。本论文主要对冶金机械修造厂进行全面的配电系统设计。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义1。12工厂供电设计的一般原则工厂供电设计必须遵循以下原则（1）工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和技术规范，执行国家的有关方针政

6、策，包括节约能源、节约有色金属和保护环境等技术经济政策；（2）工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家标准的效率高、能耗低、性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电器产品；（3）工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案；（4）工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。13原始资料本设计的原始资料如下1工厂总平面布置图，如图11。铆焊车间1号水泵房NO3机修车间空压站NO4铸造车间综合

7、楼铸钢车间NO1NO1铸铁车间NO2木型车间木型库制材场水塔2号水泵房锅炉房NO5砂库砂库仓库仓库污水提升站N注车间变电所图1工厂总平面布置图2工厂的生产任务、规模及产品规格本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件10000T，铸铁件3000T，锻件1000T，铆焊件2500T。3工厂各车间的负荷情况及变电所的容量如表1和表2表1各车间380V负荷计算表序号车间（单位）名称设备容量/KWKDCOSTAN计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/KVAP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A1铸钢车间2000

8、04065NO1车变22铸铁车间100004070NO2车变2砂库11007060小计（K09）3铆焊车间120003045NO3车变11号水泵房2807508小计（K09）4空压站390085075NO4车变1机修车间150025065锻造车间22003055木型车间186035060制材场20028060综合楼20091小计（K09）5锅炉房300075080NO5车变12号水泵房28075080仓库（1、2）8803065污水提升站14065080小计（K09）表2各车间6KV高压负荷计算表序车间高设备KDCOSTAN计算负荷号（单位）名称压设备名称容量/KWP30/KWQ30/KVAR

9、S30/KVAI30/A1铸钢车间电弧炉21250090872铸铁车间工频炉220008093空压站空压机2250085085小计4供用电协议（1）工厂电源从电力系统的某220/35KV变电站以35KV双回路架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。系统变电站距工厂东侧8KM。（2）系统的短路数据，如表3所示。其供电系统图，如图2所示。表3区域变电站35KV母线短路数据系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量最大运行方式SOCMAX200MVA最小运行方式SOCMIN175MVA系统工厂总降压变电所无穷大系统220KV区域变电站220/35KV35K

10、VT2S8KM工作电源备用电源K图2供电系统图（3）供电部门对工厂提出的技术要求1系统变电站35KV馈电线路定时限过电流保护的整定时间TOP2S，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于15S；2工厂在总降压变电所35KV电源侧进行电能计量；3工厂最大负荷时功率因数不得低于09（4）供电贴费和每月电费制每月基本电费按主变压器容量计为18元/KVA，电费为05元/KWH。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元/KVA。5工厂负荷性质本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为6000H，属二级负荷。6工厂自然条件（1）气象资料本厂所在地区的年最高气温为

11、38OC，年平均气温为23OC，年最低气温为8OC，年最热月平均最高气温为33OC，年最热月平均气温为26OC，年最热月地下08M处平均温度为25OC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。（2）地质水文资料本厂地区海拔60M，底层以砂粘土为主，地下水位为2M。14本次设计的主要内容1总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下23个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。（3）短路电流计算根据电气

12、设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。（5）主要设备继电保护设计包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。（6）配电装置设计包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。（7）防雷、接地设计包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。2车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。3厂区380V配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确

13、定最优方案。15设计成果1设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表2电气主接线图（三号图纸）3继电保护配置图（三号图纸）第二章负荷计算与无功功率补偿21负荷计算的意义计算负荷又称需要负荷或最大负荷PMAX。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用半小时最大平均负荷P30作为按发热条件选择电器或导体的依据。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷

14、确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷状态下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是负荷情况复杂，影响负荷计算的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际2。22计算负荷的确定车间计算负荷是选择工厂内配电线路电缆型号和主要电气设备包括车间变压器的基本依据。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法、利用系数法和二项式法。需要系数法是最常用的一种，即先从用电端逐级

15、起往电源方向计算，首先按照需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，既得车间变电所高压侧的计算负荷。其次是将全厂各车间高压侧负荷相加（如有高压用电设备，也加上高压用电设备的计算负荷），同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数，便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷，然后考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂的计算负荷。本设计采用需要系数法进行负荷计算，计算的基本公式如下有功计算负荷30P为ED30PKP（21）这里的DK称为需要系数（DEMANDCOEFFICIENT），EP为车间用电设备总容量。无功计算负荷30Q

16、为TANPQ3030（22）式中，TAN为对应于车间用电设备COS的正切值。视在计算负荷为COSPS3030（23）式中，COS为车间供电设备的平均功率因素。计算电流30I为N3030U3SI（24）式中，NU为用电设备组的额定电压。每个车间中，每一组设备进行总负荷计算式需要乘以需要系数及根据工厂给出的资料，通过计算整理，得出该工厂6KV高压设备的负荷计算表及各车间的负荷计算表，结果见表21和表22。表21各车间6KV负荷结果表序号车间（单位）名称高压设备名称设备容量KWDKCOSTG计算负荷P30KWQ30KVARS30KVAI30A1铸钢车间电弧炉212500908705722501282

17、52586224892铸铁车间工频炉22000809048320153633563423空压站空压机22500850850624252635500481小计34002995169963443633146KV母线上母线的有功、无功、视在功率如下3022503204252995PKW30128251536263516996VARQK3025862335650034436SKVA表22各车间380V负荷结果表序号车间（单位）名称设备容量KWKDCOSTG计算负荷车间变电所代号P30KWQ30KVARS30KVAI30A1铸钢车间200004065117800936123071870NO12铸铁车间1

18、000040710240040857142868NO2砂库110070613377102128194小计（K09）0684293459462889553铆焊车间1200030451983607128001215NO31水泵房280750807521157262399小计（K09）04634296557739911244空压站3900850750883312912441336705NO4机修车间1500250651173754387577877锻造车间220030551526601003120018232木型车间1860350613365186610851649NO4制材场20028061335

19、67459331418综合楼20091018018273小计（K09）07047134775670910195锅炉房30007508075225168828134273NO52水泵房28280807521158263399仓库（1、2）8803065264309406617264污水提升机1406508916811417391小计（K09）078253420032284904这样380V低压母线上低压母线的有功、无功、视在功率为KW922964253347193423429800P30KVAR6272820054777655445969362728Q30KVA35208322967097392

20、67871230S3023无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因素降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因素的情况下，尚达不到规定的工厂功率因素要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。假设功率因数由COS提高到COS，这时在用户需要的有功功率P30不变的条件下，由公式（22）和公式（23）知无功计算功率和视在功率都有所减小。相应地负荷电流I30也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因素对供电系统大有好处。

21、在提高功率因素的同时，工厂总降压变电所的主变压器容量可以选的小一些，这不仅可降低变电所的初投资，而且可以减少工厂的电费开支，因此进行无功功率补偿对工厂本身也有一定经济实惠3。231无功功率补偿的分类无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。并联电容器的补偿方式，有以下三种（1）高压集中补偿电容器集中装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。按GB50053199410KV及以下变电所设计规范规定高压电容器组宜采用中性点不接地的星形接线，容量较小时（450

22、KVAR及以下）则可用三角形，如图21。（2）低压集中补偿电容器集中装设在变电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。低压电容器组一般采用三角形接线，利用白炽灯或专用的放电电阻放电，如图22。（3）低压分散补偿电容器分散装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。低压电容器组一般采用三角形接线，直接利用用电设备（如感应电动机）本身的绕组放电，如图23。610KVQFQSTA1TA2FUCCC380VQKQFTACHL380VQKQFCM图21高压电容器集中补偿的接线图图2低压压电容器集中补偿的接线图图2低压压电容器分散补偿的接线图232无功功率补偿的选择与计算（1）高压集中补偿采用并联电

23、容器在总压降变电所的6KV侧进行无功补偿，将功率因数提高到09。考虑到主变压器的无功功率损耗远大于有功损耗，因此最大负荷时功率因数应稍大于090，暂取092来计算所需无功功率补偿容量。由计算负荷可知30P52119KW30Q43346KVAR取PK092QK095则有功功率3030PIPKP0925211947949KW无功功率3030QIQKQ0954334641179KVAR视在功率22303030SPQ63205KVA功率因数3030COS/PS076则所需无功功率补偿容量3012TANTAN47949TANARCCOS076TANARCCOS092CQP20578KVAR补偿后变电所低

24、压侧的视在计算负荷为22303030CSPQQ52187KVA变压器的功耗为300015TPS783KW30006TQS3131KVAR变压所高压侧的计算负荷为3030TPPP49732KW3030CTQQQQ237327KVAR22303030SPQ55102KVA补偿后工厂的功率因数为3030COS/PS090309满足要求。根据以上计算，本设计从常用并联电容器中选出型号为BWF631001的并联电容器21台进行该工厂的无功功率补偿。由于6KV侧采用分段制母线连接，故将其分别接入两段母线。并联电容器BWF631001，单价850RMB数量21总金额为8502117850RMB（2）低压分组

25、补偿结合就地补偿采用并联电容器在低压配电室的380V侧进行无功补偿，将功率因数提高到085；采用并联电容器在6KV母线侧对电弧炉、空压机分别进行补偿，将功率因数提高到09。考虑到无功功率损耗远大于有功功率损耗，因此380侧功率因数暂取088,6KV侧功率因数暂取092来计算所需无功功率补偿。由表21可知NO1车间1720PKW18424QKVAR111082SKVA则所需要的无功功率补偿容量1112TANTAN720TANARCCOS065TANARCCOS088CQP4531KVAR补偿后NO1车间的视在计算负荷为221111CSPQQ8185KVA变压器的损耗为110015TPS123KW

26、11006TQS491KVARNO1车间的计算负荷为1117323TPPPKW11114384VARCTQQQQK22111SPQ8535KVA补偿后的功率因数为111COS/PS0858085满足要求节约的变压器损耗1TP11082001581850015435KW根据以上计算，从常用并联电容器中选出型号为BSMJ04253的并联电容器18台进行该工厂的无功功率补偿。将其接入380V母线。并联电容器BSMJ04253，单价170RMB数量18总金额为170183060RMB同理可得NO2车间22366VARCQK24926SKVA2COS087085满足要求节约的变压器损耗2TP2KW需要常

27、用并联电容器中选出型号为BSMJ04253的并联电容器10台进行该工厂的无功功率补偿。单价170RMB数量10总金额为170101700RMBNO3车间34768VARCQK33868SKVA3COS0865085满足要求节约的变压器损耗3TP53KW需要常用并联电容器中选出型号为BSMJ04253的并联电容器20台进行该工厂的无功功率补偿。单价170RMB数量20总金额为170203400RMBNO4车间42264VARCQK4534SKVA4COS086085满足要求节约的变压器损耗4TP2KW需要常用并联电容器中选出型号为BSMJ04253的并联电容器9台进行该工厂的无功功率补偿。单价1

28、70RMB数量9总金额为17091530RMBNO5车间5665VARCQK52864SKVA5COS0863085满足要求节约的变压器损耗4TP055KW需要常用并联电容器中选出型号为BSMJ04253的并联电容器3台进行该工厂的无功功率补偿。单价170RMB数量3总金额为1703540MB电弧炉61854VARCQK6COS09满足要求需要常用并联电容器中选出型号为BWF631001的并联电容器3台进行该工厂的无功功率补偿。单价850RMB数量3总金额为85032550MB空压机7576VARCQK7COS09满足要求需要常用并联电容器中选出型号为BWF63251的并联电容器3台进行该工厂

29、的无功功率补偿。单价850RMB数量3总金额为85032550MB减小变压器有功损耗总量为4355322055142KW由原始材料知本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000H属二级负荷，动力电费为04/KWH。故按一年算，节约的经济成本为14260000434080RMB233补偿方式综合比较比较结果如表23所示。结论由于采用低压分组补偿结合就地补偿，每年可节约34080RMB的用电成本，节能效果比高压集中补偿好，所以采用低压分组补偿结合就地补偿的方式进行无功功率补偿。24本章小结本章介绍了工厂电力负荷的概念，并且对车间的负荷进行了精确的计算。然后，根据计算出的车间负荷进行无功功率补偿的

30、计算，并且对不同的补偿方案进行了比较，为之后设计的进一步的分析打下了坚实的基础。表23补偿方式比较表补偿方式经济性比较技术比较节能比较高压集中补偿电容器17850RMB高压电容柜25000RMB总费用42850RMB满足功率因数要求仅在高压侧补偿只能节约电源至6KV变电所的导体截面中损耗的电能，节能效果一般低压分组补偿结合就地补偿电容器15330高压电容柜250000低压电容柜4000520000RMB总费用60330满足功率因数要求要求除节约电源至6KV变电所的导体截面中损耗的电能外，还能提高6KV变电所变压器的负荷能力，节能效果较好第三章降压变电所及变压器的选择31变电所所址选择的一般原则

31、变电所所址的选择按照国家有关标准和规范，应根据下列要求，选择确定4（1）靠近负荷中心；（2）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地；（3）与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出；（4）交通运输方便；（5）环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处；（6）具有适宜的地质、地形和地貌条件例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所，所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意；（7）所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区工业企业的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水

32、位；（8）应考虑职工生活上的方便及水源条件；（9）应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。32降压变电所形式的分类与选择（1）独立变电所具有独立完整的变电所建筑。主要使用在负荷过于分散，将变电所建在任一厂房均不合适，或由于生产环境限制，如防火、防爆、防尘、有腐蚀性气体等，才考虑设置独立变电所。设置独立变电所时要考虑低压的合理送电容量及距离。独立式变电所具有建筑费用高、馈电距离远、线路损耗大等缺点5。（2）附设变电所附设变电所利用厂房一面或两面墙壁建造。当厂房生产面积有限、生产环境特殊或因生产工艺要求设备经常变动时，宜采用外附式，否则因采用内附式。附设变电所最好布置在厂房较长的一边上，并使其

33、略偏电源的方向，在两个跨度或三个跨度的厂房，也可以将变电所棋布在厂房的两段。如果厂房的局部允许，也可将变电所设置在厂房内部或梁架上，以便供电点最大程度地接近负荷中心。（3）箱式变电所箱式变电所集配电变压器和开关电器于一体，装在配电箱内，整体可独立置于户外，具有体积小、安装灵活、无需建筑等特点，适用于小型工业企业、居民小区、广场和道路照明等场合。（4）地下变电所地下变电所设于地下，通风不良，投资较大，用于有防空等特殊要求的场合，此外，民用高层建筑的变电所常设置在地下室内。变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心工厂的负荷中心按负荷功率矩的方法来确定即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y

34、轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如111,PXY、222,PXY、333,PXY等而工厂的负荷中心假设在,PXY,其中123IPPPPP。因此仿照力学中计算重心的力矩方程可得，负荷中心的坐标112233123IIIPXPXPXPXXPPPP31112233123IIIPYPYPYPYXPPPP32各车间和宿舍区负荷点的坐标位置如表31。表31各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴11122345X（CM）1545645705YCM85857595953由计算结果可知，X63CM，Y66CM工厂的负荷中心在铸钢车间和铸铁车间的中间。其型式为附设式。变电所平面布置图如图31。图31总降压变

35、电所位置图综合考虑本设计总降压变电所采用独立式。根据各车间的地理位置，车间建筑物结构、周围环境和车间负荷等情况，本设计详细考虑了各个车间的变电所形式，其中第一、二、三、四和五号车间变电所采用车间附设式变电所。33变压器的选择331变压器的分类变压器分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器；按相数分有单相和三相两类；按绕组导体的材质分有铜绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类，其油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却方式等，而干式变压器又有绕注式、开启式、充气式（SF6）等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器6。332变压器选择的原则（1）

36、变压器台数选定原则7主变压器台数应根据负荷特点和经济运行的要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台以上主变压器。有大量一级或二级负荷季节性符合变化较大，适于采用经济运行方式。集中符合较大，例如大于1250KVA时（2）变压器容量选择原则只装有一台变压器的变电所，变压器的额定容量应满足全部用电设备计算负荷的需要。装有两台变压器的变电所，每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件A任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要；B任一台变压器单独运行时，宜满足全部用电容量设备70的需要。（3变压器正常运行时的负荷率应控制在额定容量的6070为宜，以提高运行率。（4）为适用工厂发展和调整

37、的需要，变压器容量应留有1525的裕量。34变压器容量确定（1）35KV/6KV主变压器的选择由变压器的选择原则可知本冶金厂最大视在功率达到55102KVA，且属于2级负荷，应装设2台变压器。考虑到经济运行、将来扩建、可靠性等因素，所以本方案选择安装2台型号为S96300/35的主变压器，即使其中一台变压器检修另外一台主变也可供全厂负荷。故主变压器的型号容量选择如表32所示。表3235KV主变压器的选择型号额定容量/KVA额定电压/KV损耗/KW阻抗电压联结组别尺寸/MM长宽高高压低压空载负载75YND11310022303520S9263003563790345026KV/380V车间变压器

38、的选择通过上面计算，我们可以得到380V那5个车间的最大视在功率3018535NOSKVA，可以选择2个S9500/106变压器，分别装进车间1的2个配电房；3024926NOSKVA，可以,选择2个S9315/106变压器装进车间2的配电房；3033868NOSKVA，可以选择1个S9500/106变压器装进车间3的配电房；304534NOSKVA，可以选择1个S9630/106变压器装进车间4的配电房；3052864NOSKVA，可以选择1个S9400/106变压器装进车间5的配电房。以上选择均留有一定裕量，选择结果如表3335本章小结本章首先对变电所所址的一般原则进行了介绍；其次选择了总

39、降压变电所的位置和型式；最后，进行了主变压器和车间变压器的选择，其中包含了变压器的分类、台数的选定原则、容量的选定原则和容量的确定。表336KV车间变压器的选择车间编号型号额定容量/KVA额定电压/KV联结组别损耗/W阻抗电压高压低压空载负载NO12S9500/10500604YYN096051004NO22S9315/10315670365045NO3S9500/1050096051004NO4S9630/106301200620045NO5S9400/1040080043004第四章总降压变电所主接线设计41变电所主接线方案的设计原则与要求变电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、

40、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求8。411安全性（1）在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；（2）在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关；（3）在装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；（4）35KV及以上的线路末端，应装设与隔离开关并联的接地刀闸；（5）变电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器公用一组隔离开关，接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。412可靠性（1）变电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负

41、荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或一回6KV及以上专用架空线或电缆供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆并联供电，且每根电缆应能承受100的二级负荷；（2）变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关熔断器。当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式；（3）对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变配电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对于辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电；（4）变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当低压侧为单母线，且有自动切换电源要求时，低压总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。413灵活性（1）变配电所的高低压母线，

42、一般宜采用单母线或单母线分段接线方式；（2）35KV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线和线路变压器组接线；（3）需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；（4）变电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应；（5）变电所的主接线方案应考虑到今后可能的增容扩展，特别是出线柜便于添置；414经济性（1）变电所的主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单。变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线；（2）变电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品；（3）工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电

43、能表使用；（4）应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求。42工厂总降压变电所高压侧主接线方式从原始资料可知工厂的高压侧仅有2回35KV进线，其中一回架空线路作为工作电源，另一回线路作为备用电源，两个电源不并列运行，且线路长度较短，只有8KM。因此将可供选择的方案有如下。（1）单母线分段制。在两回电源进线的如情况下，宜采用单母线分段制如图41所示。母线分段开关可采用隔离开关，但当分段开关需要带负荷操作或继电保护和自动装置有要求时，应采用断路器。其在可靠性和灵活性方面较单母线制有所提高，可满足二类负荷和部分一类负荷的供电要求。当双回路供电时，母线分段开关是正常打开的，一条回路

44、故障或一段母线的正常供电。此外，检修亦可采用分段检修方式，不致全部负荷供电中断。图41单母线分段制（2）内桥。在两台变压器一次侧进线处用一桥臂将两回路相连，桥臂在进线断路器之内，如图42所示。适用于线路较长或不需经常切换变压器的情况。图42内桥（3）外桥。在两台变压器一次侧进线处用一桥臂将两回路相连，桥臂在进线断路器之外，如图43所示。适用于供电线路较短或需要经常切换变压器的情况。图43外桥由于工厂的负荷为二级负荷，总降压变电所出线较多，故本降压变电所采用单母线分段方式的接线，这种接线方式采用的高压开关设备较多，初期投资较大。但单母线分段接线方式比其他接线方式的灵活性、可靠性更高，考虑到总降压

45、变电所的在工厂的特殊地位，故本设计采用单母线分段方式并且外桥连接的主接线方案。43总降压变电所电气主接线设计总降压变电所35KV侧（高压侧）采用外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）；6KV侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母（开关）分段的接线方式，经开关供9路出线负荷，其中5路通过变压器将6KV降到380V。根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图如图44所示。44分配到车间的变压环节的设计车间变电所设计分两大种（1）、无高压配电所（2）、有高压配电所没有高压配侧时，每个车间都应直接接到用电电网

46、上面去，直接从公共电网受电。这类变电所高压侧的开关电器，保护装置和检测仪表等额，都必须配备齐全。因为本设计所考虑的车间较多，不适合在每个车间都设立这样消耗经费的变电设备，提前设立总的高压变电所，进行一级变压，将35KV高压电转变为6KV高压电，再分配到各个车间。当有高压配电所时候，有如下8个方案可供选择A）高压电缆进线，无开关B）高压电缆进线，装隔离开关C）高压电缆进线，装隔离开关熔断器D）高压架空线进线，装负荷开关熔断器E）高压架空线进线，装跌开式熔断器和避雷器F）高压架空线进线，装隔离开关和避雷器G）高压架空线进线，装隔离开关熔断器和避雷器H）高压架空线进线，装负荷开关熔断器（或负荷型跌开

47、式熔断器）和避雷器因为厂区所在地年平均有20天的雷暴天气，为了防雷，要按设避雷器。所以选择方案E、方案F、方案G以及方案H。但由于隔离开关没有灭弧装置不能够在出故障之后很好进行及时的闭合与开启，所以选择符合开关。方案E、方案H。对两方案进行经费计算以负荷最大的车间NO1来计算，其他车间按照对应型号选取即可（1）跌开式熔断器800元/个（2）避雷器700元/个（3）负荷开关198元/个（4）变压器S9500/10（6）45500元/个方案E总价8007004550047000元方案H总价7001984550046398元所以选择方案H较为经济。第五章短路电流的计算51短路计算的意义短路时电力系统

48、的严重故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。在电力系统和电气设备设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，这些问题主要是9（1）选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备，例如断路器、互感器、母线、电缆等，必须以短路计算作为依据。这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度；计算若干时刻的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度；计算制定时刻的短路电流有效值以校验断路器的断流能力等。（2）为了合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算与分析。在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值，还必

49、须知道电流在网络中的分布情况。有时还要知道系统中某些节点的电压值。（3）在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算。（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影响等，也包含有一部分短路计算的内容。52短路电流计算的方法和步骤进行短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法），工程上常用标幺制法。故本设计采用标幺值法进行计算10。（1）绘制计算电路图、选择短路计算点。短路计算点应选择得使需要进行短路效验的电器元件有最大可能的短路电流通过。2设定基准容量100